集散型火灾报警及消防控制系统

1、自动化与仪器仪表集散型火灾报警及消防控制系统广州华南理工大学电子与信息学院(510641周敬泉温伟强梁浩源摘要:介绍一种集散式火灾报警及消防控制系统。该系统由一台I BM 2486微机和74台8031单片机组成。阐述了系统原理及工作过程,并给出硬件结构和控制流程图。该系统已在一幢36层大厦中投入使用,经一年多的实践,效果良好,点报准确及时可靠。关键词:集散式测控系统火灾集中报警多机串行通讯为了适应工厂、仓库、商场、宾馆及高层建筑有效而可靠的火灾集中报警及消防控制需要,我们研制了一套消防电脑点报系统。该系统采用集散测控技术,以一台486微机作为主机(上位机,若干台(本系统用了74台8031单片机

2、为从机下位机组成主从式结构的集111图1系统整体结构图传感器开关型火警探测传感器采集板采集板缆式线型定温火灾(温感传感器传感器8AD 可寻址火警探测器缆报-32报警控制系统74单片机 2单片机 1单片机CRT备用接口打印机鼠标键盘编辑复位发令报警查询输入通道(数据通信,采集信号中央控制台(上位微机输出通道(驱动电路警灯紧急广播缆报系统8AD 可寻址报警系统电脑点报硬复位显示屏散型测控系统。该系统可以完成对多区域远距离巡回检测,火灾声光报警,报警区域图形显示,具有丰富的人机界面,图形显示和报警准确及时等特点。1系统结构原理及工作过程系统整体结构如图1所示。主机安装在消防控制室中;从机由74台80

3、31单片机扩展系统构成,安装在控制现场各个区域。每台单片机带有14块报警数据采集板,每块采集板可接116个开关型火灾探测传感器。在主从机之间由一块数据通道板构成通讯接口电路。根据现场实际分区情况以及长线驱动器M C 3487及接收器M C 3486的负载能力,把通讯数据分为9个区,每个区接8或9台8031单片机。主机的主要任务是巡回与下位机通讯以获取有关数据、报警状态和故障信息的判断、显示、存盘及打印等等。主机不断监视从(下位机的状态,当某一探测传感器有报警时,主机屏幕立即显示该探测传感器的类型、报警地点及时间,同时把报警信息存盘和后台打印,发出声光报警。数据通道板担任R S 232电平的转换

4、、通讯数据的选区控制、以及串行接口R S 232R S 422转换。从(下位机主板的主要任务是将数据采集板从火警探测传感器采集到的开关信息转换为该传感器的编号并存储于选定的内存单元中,再把有关数据发送给主机。数据采集板用于采集火警探测传感的开关信号。火警探测传感器的类型有烟感、温感、破玻、水流指示器等多种。我们在该系统使用的,有正常和报警两种状态,为开关型传感器。2系统的硬件结构该系统的硬件主要由一台主机(486微机和下位单片机(包括8031主板、数据传送板、数据采集板等以及火警探测传感器、灭火装置等构成。72电子技术应用1998年第6期四通工控A 2B 软起动器经销商626261446262

5、6145211从(下位机主板组成从(下位机主板主要由8031CPU 、扩展系统(74L S 373、74L S 374锁存器、764EPROM 、稳压电源电路及本机地址电路等组成,其逻辑框图如图2所示。图2下位机电路框图I-I+O-O+834863487数据采集模块27645C0C7A0A7A8A128本机地址电路74LS37374LS374RXDTXD P1.0P1.78031P0.0P0.7P2.0P2.4Y N图4主机程序流程图NYYNYYYY 结束下位机地址+1存盘,打印报警信息显示报警探头类型,房号(地址编号,报警时间驱动语音,报警,消防设备Y是否新报警?NN发复位命令已复位三次?显

6、示故障状态下位机地址+1数据完了?接收数据发取报警数据命令个数为零?取报警个数等于所发地址接收回答信号发下位机地址N与8AD 系统通信?N与缆报系统通信?N退出系统?通信初始化显示界面开始单片机根据本机地址电路读取本机的地址码。74L S 374作为数据锁存器,主要用来选通数据采集板上88阵列火警探测传感器的各行,每选通一行,8031从P 1口中读取8个传感器的状态,循环8次便可读取64个传感器的状态。为了增强数据传输性能和抗干扰能力,采用长线驱动器M C 3487及长线接收器M C 3486,传送距离可达几公里。212数据通道板数据通道板是主从(上下位机通讯接口电路,原理电路如图3所示。主机

7、发送数据时,从串行口送来的数据经R S 232电平转换和并行口2的选区,送至相应某区的M C 3487输入端,最后由M C 3487传送出去。接收数据时,从M C 3486进来的数据经R S 232进入PC 机串行口。图中的多路开关采用多路选择器M C 4051芯片。图3通道模块原理图213数据采集板数据采集模块为提高抗干扰能力,采用光电耦合隔离电路。为减少传输线数量及便于故障查找,检测传感器状态电路采用88矩阵方式。该结构具有连线较少、规整、易扩展及通用性好等特点。具体原理电路从略。输入(I 1I 8行选信号由74L S 374锁存器提供。传感器正常状态时输出为高电平,当报警状态时为低电平。

8、每选通一行,该行的8个输出0108送至8031的P 1口。假设选通第i 行时,若0j 为低电平,则表示第Sij 号传感器有报警信号。3系统的软件结构311主(上位机管理程序主机软件包括人机界面和通讯两大模块,全部用C 语言编程实现。主机不断查询各从(下位机的状态,一旦发现有报警信号或故障信号则在屏幕上马上显示出来,同时存储及打印屏幕显示的有关信息。主(上位机程序流程图如图4所示。312主从(上、下位机之间多机通讯软件结构从(下位机采用串行通讯方式3,即波特率可变的9位异步串行通讯方式(本系统波特率设为2400。每帧数据共11位,其中包括1位起始位(0,8位数据位,1位可程控为“1”或“0”的第

9、9位数据,1位停止位82四通电脑应用美国德州工控机6257723062577231电子技术应用1998年第6期Y NNY图6中断服务流程图NYNNY 数据指针+1发送一字节数据返回恢复现场,开中断BOOT=1数据为78H 吗?数据为7FH 吗?FLAG=0?奇偶校验正确?读入S BUF 中的数据关中断,保护现场FLAG=1Y数据与本机地址相符?回发本机地址(1。附加的第9位数据既可作为多机通讯的“地址帧”和“数据帧”的标志,也可作为奇偶校验位。在本系统中,我们把它用作奇偶校验位。单片机串行口控制寄存器SCON 中的S M 2是多机通讯控制位,只有当S M 2=0或S M 2=1且接受的第9位数

10、据RB 8=1时才能引起下位机接收中断。本系统一直令S M 2=0。上位机的串行通讯主要由8250通讯控制器中的L CR 寄存器控制。本系统用偶校验,故L CR 的D 4位(奇偶校验允许为1,D 5位(跟随校验为0(偶校验。最后得到L CR 的初始化值为1bH 。主从(上、下位机多机通讯的原理可概括为:首先使所有下位机S M 2及标志变量FLA G (用于区分“地址帧”和“数据帧”清零,当主(上位机发送某一从(下位机地址码时,各从(下位机均产生串行接收中断,在各自的中断服务程序中,将接收到的地址码与本机地址相比较,若地址相符则回发本机地址给主(上位机,并置FLA G 为“1”,不符则保持FLA

11、 G =0状态。主(上位机收到该从(下位机发回与之相符的地址码时则表示握手成功,接着再发送控制命令给从(下位机,此时只有FLA G 为“1”的从(下位机才能对此命令作出响应,其它FLA G 为“0”的从(下位机不响应该命令,从而实现了主从(上位机与下位机一对一的通讯,通讯完毕后再令FLA G 为“0”。如果握手失败则主(上位机发复位命令给从(下位机,然后重新开始第二次握手,若三次不成功则转出错处理。N 图5从(下位机主程序流程图Y转处理程序BOOT=1?读本机地址串行口初始化FLAG=0,BOOT=0,开中断开始313从(下位机的软件结构从(下位机通讯工作于中断方式,获取报警状态信息采用查询方

12、式。程序流程图如图5、图6所示。图6中的7FH 为取数命令,78H 为置位命令。4系统的抗干扰措施为提高系统工作的可靠性,采用了一些抗干扰措施:(1采用初次级间电容极小的隔离电源变压器,初次级加静电屏蔽层,初级采用RC 高频滤波电路,电源侧并接压敏电阻。此外。电源分9个区,即各数据区分别独立供电,使各区互相独立,避免互相干扰。(2单片微机与外部电路接口加光电耦合器隔离。(3通讯线路采用带屏蔽层电缆,防止外来干扰。(4数据通讯采用应答方式,再加上偶校验,以保通讯可靠。(5采用软件陷阱技术。当下位机程序“跑飞”时可自动软复位。本系统与常规消防报警系统相比,功能大大增强,不但准确迅速实现点报,且报警信息丰富,可保存备用查询;与同类进口产品相比,价格低廉。当然,该系统采用的火灾探测传感器为开关型,与目前最先进的被称为二总线模拟量火灾报警系统相比,性能还有差距。在检测电路部件上采用一种能进行A D 变换并用数字量传输模拟量且自动同步的编解码通讯专用集成电路QA 840119,配以烟,温复合探头或其它复合探头,系